福建泉州:跨界耦合技術鏈 串起綠色價值鏈
百川公司的單絲生產車間
陳慶華(左)與其他專家正在查看由廢舊纖維生產出的拉鏈基布。
百川的彩紗展示墻
百川再生布生產車間
鵬翔再生石生產車間
中科三凈橡塑復合建材生產線
廢布料、碎牛皮、廢石塊……這些本需要付費處理的工業固廢,可以成為頗具經濟價值的生產原料。
1月14日,“十三五”國家重點研發計劃“固廢資源化”重點專項——“東南輕工建材特色產業集聚區固廢綜合利用集成示范”項目,在泉州順利通過示范線現場核查與指標論證。
與會專家一致表示,項目打造出多源固廢綠色梯次高質利用和耦合高值利用的“泉州模式”,并實現了紡織服裝固廢利用率>70%、制革制鞋固廢利用率>80%、石材加工固廢利用率>90%的目標;帶動年消納固廢總量提高100萬噸以上。
該固廢綜合利用集成示范項目緣何落地泉州?某一產業的固體廢物是如何經過循環再利用,成為另一個產業的原料,實現跨行業的“產業共生”?不同行業的固廢綜合利用,如何構建可持續的商業模式?為此,記者深入了解。
場景:固廢閉環“重生”
2024年元旦剛過,泉州石獅市海風獵獵,興業皮革科技股份有限公司的示范生產線也是一片風生“水”起。
示范線上水汽蒸騰,廢舊牛皮打碎形成的牛皮纖維漿料被送入高壓水刺機組,在200~350公斤的壓力下,被水牢牢“刺”在基布上,經過軋干、烘干、冷卻、切邊、打磨等一系列流程,成為一卷卷牛皮纖維再生革。
“這些再生革應用于汽車內飾、鞋面、服裝等領域,單條生產線可月產20萬~30萬米。由于再生革尺碼不受限制、顏色豐富,產品供不應求,已進入阿迪達斯、耐克、ZARA等國際知名企業的供應名錄。目前第二條新生產線已完成安裝,即將上馬。”生產線負責人曹經理告訴記者,興業科技作為皮革生產大廠,每年處置牛皮邊角廢料的費用高達數百萬元,兩條再生革生產線全部達產后,不僅節省了處理費,還將帶來每年近2億元新產值。
除了牛皮,牛毛也是興業科技產生的一大固廢。在另一條生產線上,皮革鞣制前脫下的牛毛,經過清洗、干燥、預處理、水解、濃縮等工序,成為兩種產品。“其一是改性角蛋白復鞣劑,用于皮革鞣制工序,節省了鞣制劑;另一產品是角蛋白粉,可作為飼料的原料。”項目課題三負責人、四川大學林煒教授介紹說,從廢料中提取出有價值的成分,讓牛毛變廢為寶。興業科技研發部負責人劉博文說,“目前生產線已完成小試、中試,申請了3件國家發明專利。”
此時,位于泉港的福建省百川資源再生科技股份有限公司,廠房內也是一派熱火朝天的景象。在這里,廢舊塑料瓶和廢布料、廢纖維等正在經歷數次“重生”。
尋常可見的廢舊PET(聚酯樹脂)塑料瓶,在百川的示范生產線上,經過分揀、破碎、清洗等一系列工序,成為超潔凈回收瓶片,可作為原料生產滌綸長絲,它是服裝、鞋面、帽子、書包、被毯等各類織物的原料。“紡織服裝產業生產過程中產生的廢紗線、織布邊角料,經過團粒,成為這種灰黑色的顆粒,俗稱泡泡料。”百川公司董事長張飛鵬介紹說,泡泡料經增黏造粒后被再次利用——一部分可替代回收瓶片,經過混合均化、紡絲、無水著色等過程,最終成為一錠錠色彩各異的免染再生彩紗;另一部分則直接被制作成拉鏈鏈牙用的再生聚酯單絲。
剩下的部分廢料被運向周邊,還將在不同企業的生產線上再度發光發熱。
距離百川80公里以外,是全國人造石頭部企業——福建鵬翔實業有限公司。董事長王少芳已從事再生石的制造近20年。此前,他從未想過會與紡織行業產生關系,但現在來自百川的纖維源廢料,成了他的香餑餑。
在鵬翔的廠房中,巨型“豆腐”般的人造大理石荒料正在等待凝固、切片。“我們有兩種產品應用了廢舊纖維。其一是再生有機人造石,它由回收碎石等天然石材加工廢料和不飽和樹脂耦合后,經攪拌混合、真空振蕩壓制成型、室溫固化得到方料,再經切割、研磨拋光后制成。”生產部負責人李建成介紹說,其中新研發出的“再生纖維源不飽和樹脂”,是來自百川的纖維廢料經上游企業可控醇解和縮聚制備制造而成,這不僅降低了原料成本,且生產出的人造大理石在抗壓、抗折、線性熱膨脹系數等性能上,均有良好表現。
另一產品是再生無機人造石,它由天然石材加工廢料經篩分后加入廢纖維碎屑或再生聚酯單絲進行增強,拌入水泥粘結料,經真空振蕩成型、室溫養護、切割、表面研磨拋光制成。在鵬翔的產品展廳中,加入了瑪瑙、拉長石、云母片甚至玻璃珠等不同骨料的再生石色彩斑斕,被制作成各類擺件、裝飾畫,成了家居裝飾的新寵,暢銷國內外。
項目課題四負責人、廣東省科學院戴子林教授說,原本增強無機石,加的是玻璃纖維,現在加的是纖維廢料,“經測試,水磨石產品的抗折性能比以往更加優秀”。
“人造有機石和無機石,本就是將本地石材行業產生的碎石廢料進行再利用。”王少芳說,沒想到石材行業的固廢與紡織行業的固廢結合后,不僅生產出優質再生石,實現降本增效,還為消納固廢、循環經濟作出了貢獻。
這條“再生之路”還未抵達終點。在位于泉州安溪縣的福建中科三凈環保股份有限公司,難以再生的固廢熔于一爐,發揮余熱。
在中科三凈的示范生產線上,來自百川的纖維碎屑、來自興業科技的皮革鞋材廢料、來自廢紡織品的纖維源聚酯前驅體……被聚合起來,經過破碎、研磨,在反應釜中變成“橡塑復合建材”,用于建設橡塑跑道。福建中科三凈環保股份有限公司總經理潘碧峰自豪地說,目前,這條生產線的產品已用于漳州金峰實驗小學、泉州步新小學、安溪沼濤中學等8所學校的跑道建設;此外,有機人造石加工中產生的磨切粉料與生物質納米纖維結合,還能制作成為高強度水泥砂漿。
至此,紡織服裝、制鞋制革、石材加工三大行業的固廢被一輪輪“吃干榨凈”,互為原料、閉環流動,形成了“產業共生”鏈條。這正是“東南輕工建材特色產業集聚區固廢綜合利用集成示范”項目(以下簡稱“固廢綜合利用集成示范項目”)要實現的目標。
背景:開展聯合攻關
固廢綜合利用集成示范項目落地泉州,并非偶然。
泉州,作為紡織服裝、制革制鞋和石材加工集聚區,每年產生近千萬噸的固廢,長期以來,主要靠焚燒、填埋來解決。
“當前,固廢處理存在產量大、利用效率低、處理不妥當等問題,造成了環境問題和資源浪費,制約了我省特色產業的綠色可持續發展。”教授級高工、福建師范大學副校長陳慶華告訴記者,行業、研究機構、地方都在積極尋求固廢處置的更優解。
“多種行業來源的固廢成分復雜、品質不一、難以處置,是產業集聚區亟需解決的共性難題,建立固廢資源化的成套技術體系,是解決輕工產業集聚區固廢問題的優選途徑。”他認為。
2019年,由福建師范大學與國內知名高校院所攜手開展核心技術攻關,在泉州建設示范工程,探索集聚區跨產業固廢梯次利用之道,并獲批國家重點研發計劃“固廢資源化”重點專項定向項目。
項目遵循“產業耦合共生”理念,即各產業系統之間形成資源配置合理、能量高效使用、廢棄物綜合利用的生態網絡。某個產業產生的副產品或廢棄物資源能夠作為另外一個產業生產所需的能量或原輔材料,使多個產業之間構成集成共生的生態網絡。
陳慶華將這樣的網絡構建過程形容為“破壁”。首先要摸清底數,形成技術路線圖。
“根據泉州市紡織服裝、制革制鞋和石材加工三大產業的行業類型、規模、結構等特征,我們對各企業的原料、設備、工藝技術體系和產品結構等進行模擬分析。”項目課題一負責人、中國石油大學的王雅君教授介紹說,課題組對三行業的聚酯織物、混紡織物、鞣前牛毛、皮革類固廢、鞋材下腳料、石材磨切粉料等12類典型廢棄物的產業共生技術鏈條進行梳理,構建出泉州地區的多源固廢數據庫和物質代謝模擬分析模型。
在數據庫及物質代謝模擬分析模型的基礎上,科研團隊“各個擊破”,研發了紡織服裝產業固廢梯次高質利用、制革制鞋產業固廢的有價成分提取與循環利用、石材加工與輕紡產業固廢耦合高值利用及三廢“近零”排放等關鍵技術,形成了多源固廢耦合再生梯次高值利用的“泉州模式”,獲得了50余件專利,并依托行業龍頭企業建設示范工程。
“在關鍵技術介入后,基于示范線穩定運行數據,經第三方測算,紡織服裝固廢利用率為92.3%,制革制鞋固廢利用率為91.5%,石材加工固廢利用率為90.8%,在創新技術研發基礎上提出綠色技術集成方案,使難再生高分子固廢被‘吃干榨凈’,三大產業形成閉環流動,進一步提高固廢利用率,技術集成方案固廢利用率達93.2%。”項目課題五負責人、福建師大羅永晉教授說,這套技術實現了紡織服裝固廢利用率>70%、制革制鞋固廢利用率>80%、石材加工固廢利用率>90%的目標,推動集成示范基地固廢綜合利用率≥80%。
“基于固廢特征及固廢綜合利用的綠色技術集成方案,提出了商業化運行模式。技術推廣有效帶動了泉州地區每年消納固廢總量超過100萬噸。”羅永晉表示,若進行商業模式推廣與政策、標準推動,理論上,2022年集成示范基地可利用廢棄物達219.6萬噸,對“無廢城市”建設大有裨益。
新工藝、新產品的誕生,是否會帶來新的污染問題?如何加以控制?這同樣是項目的研究重點。
在中科三凈,新研發的一體化移動式廢氣治理裝備、廢水一體化智能凈化系統正在解題。“固廢綜合利用過程中,產生的難再生高分子固廢已被制作為橡塑跑道。”羅永晉介紹說,此外還有揮發性有機物、粉塵、油煙、懸浮物等廢氣廢水污染物,針對其成分復雜性和特殊性,科研團隊與中科三凈合作,研發出高效經濟的化學-物理-生物法耦合凈化技術和成套設備,可以實現固廢再利用的三廢“近零”排放。
愿景:奔向更綠未來
經過4年探索,一個基于產業耦合高值利用的綠色價值鏈在泉州初見雛形。校地、校企合力突圍,開展綠色創新技術研發,建立綠色技術集成方案,推動政策和標準制定,構建可持續商業模式,為傳統產業的新一輪減排降碳、構建經濟效益良好的循環產業鏈貢獻智慧,共同奔向更綠的未來。
“目前,在新版《固廢法》里,一般工業固廢已經列入了法律監管,在無害化、能源化、資源化末端處置之外,模式創新和管理創新方面的要求同樣不可忽視。”羅永晉說,不止于技術創新,也不是簡單地將實驗室成果運用示范,更要探索構建穩定的商業模式,讓新技術獲得更多的認可,從而被更廣泛地運用。
“產業化水平持續提升,可促進國家生態文明試驗區建設,加快‘無廢城市’建設步伐,為當地帶來更好的就業和稅收機會。”他說,不同行業的固廢,因價值不同,有不同的商業模式。
例如,梯次高質利用的紡織服裝生態產品,由于環境效益和經濟效益兼備,因此可以采用以鼓勵社會資本投資、市場競爭為主,金融財稅支持為輔的梯次高質再生產品盈利商業模式,實現最大的價值。
對于鞣前牛毛、皮革廢料等制革制鞋產品,在創新技術推動下,2021年生態環境部將含鉻皮革廢料納入《危廢豁免管理清單》。而該產品具有較好的環境效益,但是經濟效益不佳,應采用產廢企業投資、降低危廢處置費用的閉環循環回用商業模式,盡量實現無害化處置。
而石材廢料利用相對低值,在原有協會統一回收處置、政府配套階梯補助政策的基礎上,通過打破技術壁壘,石材加工產業固廢與輕紡產品實現了耦合高值利用,具有良好的環境效益。
“中國工業門類齊全,工業固廢問題的復雜性和普遍性是全世界罕有的。泉州的輕工建材產業群區域極具特色,為固廢資源化利用行業高質量發展蹚出新路,正是我們課題組的責任和意義所在。”作為項目首席專家,陳慶華表示,“在補齊科研短板之外,我們同步推動制定相關的標準和政策,從而真正形成一個規范的運行模式,有力支撐福建省‘國家生態文明試驗區’建設。”
根據固廢循環利用經濟鏈條,泉州研究出臺相關政策,涵蓋教育、產業指導、經濟責任、行政處罰、群眾監督、黑榜、紅榜、津貼、減稅或免稅等方面。泉州市科技局有關負責人表示:“如何用好用足政策激勵工具,為輕工建材行業企業共生提供強大的外部驅動力,這是循環經濟發展的長遠命題。”
此外,福建師大還牽頭制定相關地方標準——《工業園區廢舊高分子材料回收和資源利用技術準則》,參與了《再生資源加工基地管理規范》《廢舊高分子材料加工基地管理規范》等一系列行業標準制定工作,并抓緊《福建省低零碳循環化工業園區創建及評價指南》這一地方標準的起草工作。
在此基礎上,陳慶華將目光瞄準了泉州特色產業的全鏈條管控。他認為,“十四五”時期,在國家“雙碳”目標和綠色高質量發展的大背景下,泉州的輕工等特色產業應該從“末端治理”拓展到“源頭減量”,從關注“單一環節”轉變為“聚焦全產業鏈”,以實現全產業鏈條的提質增效。
2023年12月,陳慶華主持的“十四五”國家重點研發計劃“循環經濟關鍵技術與裝備”專項——“東南特色橡塑產業提質增效循環經濟集成技術及示范”項目獲科技部正式批準立項。福建師大聯合清華大學、北京工業大學、中國皮革和制鞋工業研究院(晉江)有限分公司、匹克(中國)等高校科研院所、行業協會、龍頭企業,組成政產學研聯合攻關團隊,開展技術攻關。
“該項目從生態設計開始,將突破鞋服產品的‘一體化設計—綠色拆解—高質再生—閉環回用’全產業鏈核心技術,解決其全生命周期碳排放量大的難題。”陳慶華說。(記者 陳旻 張穎 文/圖)